تبدو السماء ليلًا هادئة، لكن في الحقيقة تمر عبرنا باستمرار جسيمات غير مرئية — الأشعة الكونية. من بينها إلكترونات ونقيضاتها، البوزيترونات. عندما تصطدم هذه الجسيمات بكاشفات على أقمار صناعية أو بالونات، تسجل الأجهزة طاقتها. وهنا تبدأ المعضلة: على الرسم البياني حيث يمثل المحور الأفقي الطاقة والمحور الرأسي عدد الجسيمات، لا نرى خطوطًا ناعمة بل انكسارات وتحدبات. وكأن شخصًا ما أضاف إلى التدفق العام جسيمات إضافية بطاقات محددة.
لفهم الأمر، بنى الباحثون نموذجًا تفترض فيه الإلكترونات الكونية مصدرين. الأول هو خلفية منتشرة: جسيمات تتجول في المجرة وتكتسب طاقة تدريجيًا من انفجارات المستعرات العظمى. والثاني هو أجسام قريبة محددة، مثل النجوم النابضة. النجم النابض هو نجم نيوتروني سريع الدوران يرسل حزمًا من الإشعاع كمنارة. بالقرب من هذه المنارة، يمكن أن تتسارع الإلكترونات إلى سرعات هائلة. حسب العلماء كيف تطير هذه الجسيمات إلينا، فاقدة طاقتها على طول الطريق بسبب التفاعل مع الضوء والحقول المغناطيسية.
اتضح أنه إذا أخذنا في الاعتبار ليس فقط التدفق المستمر من النجم النابض، بل أيضًا الانبعاثات اللحظية المحتملة، يمكننا إعادة إنتاج تلك الانكسارات في الطيف. بيانات القمر الصناعي الصيني DAMPE مثيرة للاهتمام بشكل خاص، حيث قاس طاقات تصل إلى عدة تريليونات إلكترون-فولت — وهذا أكبر بآلاف المرات من طاقة الجسيمات في مصادم الهادرونات الكبير. النموذج مع النجوم النابضة القريبة يصف هذه النقاط جيدًا. إذن، لتفسير هذه الظاهرة لا نحتاج إلى فرضيات حول اضمحلال المادة المظلمة أو عمليات غريبة أخرى — تكفي المصادر الفيزيائية الفلكية العادية.
هذا النهج يساعد في التمييز بين «العادي» و«غير العادي». إذا أظهرت البيانات المستقبلية انكسارًا لا يتوافق مع نموذج النجوم النابضة، فسيكون ذلك إشارة للبحث عن ظواهر فيزيائية جديدة. وفي الوقت الحالي، تواصل السماء الليلية إرسال رسائلها المشفرة إلينا، ونحن نتعلم قراءتها.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.09336v1
Precise measurements of high-energy cosmic-ray electrons and positrons have revealed spectral structures that are difficult to capture with a single smooth power-law background. The rising positron fraction measured by PAMELA and AMS-02, together with the all-electron excess reported by ATIC and the high-precision all-electron spectrum measured by DAMPE, has motivated interpretations ranging from nearby astrophysical accelerators to dark-matter annihilation or decay. In this work we revisit the conventional diffuse electron background and the possible contribution from nearby pulsars in a common propagation framework. The diffuse component is modeled with GALPROP configurations calibrated by cosmic-ray nuclei and diffuse gamma-ray observations. We then use the Green-function solution for nearby discrete sources with radiative losses to study pulsar contributions with both burst-like and continuous injection histories, including the effect of stochastic inverse-Compton cooling on the propagated spectra. We also use the highest-energy DAMPE data points as an illustrative case to compare possible local-source contributions from pulsars and supernova-remnant-like burst sources. The spectral shape of such features provides a useful diagnostic for distinguishing physically plausible nearby-source features from more exotic interpretations.
طاقة أسرع الإلكترونات الكونية يمكن أن تتجاوز بمليارات المرات طاقة الجسيمات في المسرعات الطبية، لكنها تولد بشكل طبيعي في محيط النجوم النابضة.